Đội xe thí điểm chạy bằng pin nhiên liệu hydro của BMW Fields – Cục Detroit

BMW là thử nghiệm thực địa iX5 Hydrogen phiên bản iX SUV, chạy bằng pin nhiên liệu màng trao đổi proton cung cấp điện trực tiếp cho động cơ EV. 

Tập đoàn BMW nhận được các pin nhiên liệu riêng lẻ từ Toyota Motor Corp. và máy bơm không khí từ Garrett Motion như một phần của quan hệ đối tác để phát triển các ổ đĩa pin nhiên liệu. Toyota đã đưa ra thị trường một xe pin nhiên liệu sản xuất, Mirai, tại một số thị trường chọn lọc kể từ năm 2014. 

Sử dụng các tế bào Toyota, Tập đoàn BMW đang sản xuất các hệ thống pin nhiên liệu hiệu quả cao tại “trung tâm xuất sắc” về hydro có trụ sở tại Munich. Công nghệ hệ thống pin nhiên liệu là một trong những thành phần quan trọng nhất trong BMW iX5 Hydrogen và BMW tin rằng công việc này sẽ ảnh hưởng đến sự chuyển đổi của toàn bộ lĩnh vực di động. 

“Hydrogen là mảnh ghép còn thiếu trong trò chơi ghép hình khi nói đến tính di động không phát thải. Oliver Zipse, chủ tịch hội đồng quản trị của BMW AG cho biết: “Chỉ riêng một công nghệ sẽ không đủ để cho phép di chuyển không ảnh hưởng đến khí hậu trên toàn thế giới”. 

Pin nhiên liệu PEM hoạt động như thế nào

Pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEM) là một máy phát trạng thái rắn đơn giản. Bên trong tế bào, có hai tấm được ngăn cách bởi một màng thấm. Các tấm được tạo rãnh để tạo điều kiện cho dòng khí và được phủ một lớp kim loại dẫn điện. Hệ thống định tuyến hydro nén ở một bên của màng và bên kia là không khí nén. 

Màng cho phép các nguyên tử hydro đi qua, nhưng tách các electron khỏi nguyên tử hydro khi chúng đi qua. Các electron di chuyển qua các dây dẫn đến phía bên kia của tế bào, tạo ra dòng điện. 

Sau khi xuyên qua màng, nguyên tử hydro liên kết với oxy trong không khí trong khí quyển để tạo ra nước và nguyên tử lấy lại một electron. Do đó, đầu ra của pin nhiên liệu chỉ đơn giản là nước tinh khiết và điện. 

Có hai giai đoạn trong quá trình sản xuất pin nhiên liệu: thứ nhất, các pin nhiên liệu riêng lẻ được xếp chồng lên nhau để tạo ra một ngăn pin nhiên liệu. Sau đó, tất cả các bộ phận khác được lắp vào để tạo thành một hệ thống pin nhiên liệu hoàn chỉnh. Tập đoàn BMW đã phát triển các thành phần hydro đặc biệt cho hệ thống pin nhiên liệu mới. Chúng bao gồm làm việc với Garrett để sản xuất một máy nén có vòng quay cao để đẩy không khí thông thường trong khí quyển đi qua pin nhiên liệu. 

“Hydro là một nguồn năng lượng linh hoạt có vai trò chính trong quá trình chuyển đổi năng lượng và do đó bảo vệ khí hậu. Rốt cuộc, đó là một trong những cách hiệu quả nhất để lưu trữ và vận chuyển năng lượng tái tạo. Chúng ta nên sử dụng tiềm năng này để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi của lĩnh vực di động,” Zipse nói. 

Thách thức của hệ thống pin nhiên liệu là mặc dù nó là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, nhưng các nguyên tử hydro tự do rất hiếm trên Trái đất do chúng có xu hướng liên kết với các nguyên tử oxy để tạo thành nước. Mặc dù hành tinh này thực sự có các đại dương hydro và oxy, nhưng nó cần nhiều năng lượng hơn để phân tách các phân tử đó hơn là chúng ta có thể thu hồi thông qua pin nhiên liệu. 

Tuy nhiên, những thay đổi chính sách toàn cầu, những tiến bộ trong công nghệ pin nhiên liệu và các quy định nghiêm ngặt hơn về khí thải đã góp phần vào sự quan tâm ngày càng tăng đối với xe điện chạy bằng hydro. Theo Hội đồng Hydrogen, hơn 500 tỷ đô la cho các dự án hydro mới đã được tài trợ chỉ trong hai năm qua.

Hệ thống pin nhiên liệu của BMW

Khí hydro cần thiết để cung cấp cho pin nhiên liệu BMW được lưu trữ trong hai bình chứa 700 bar làm từ nhựa gia cố sợi carbon (CFRP). Cùng nhau, chúng chứa 5 kg hydro, giúp BMW iX313 Hydrogen có thể di chuyển trong phạm vi XNUMX dặm, như được đo trong chu trình WLTP. Việc tiếp nhiên liệu cho các thùng chứa hydro chỉ mất từ ​​ba đến bốn phút bằng cách sử dụng các hệ thống tiếp nhiên liệu hydro hiện tại, có sẵn ở Nam California. 

Trong quá trình vận hành, hydro đã được nén sẵn trong các bình chứa, trong khi thành phần không khí được nén bằng máy nén pin nhiên liệu mô-đun, thế hệ mới của Garrett dành cho xe điện chạy bằng pin nhiên liệu hydro.

“Trong bốn năm qua, chúng tôi đã hợp tác chặt chẽ với Tập đoàn BMW để phát triển máy nén khí chạy bằng pin nhiên liệu hydro tiên tiến phù hợp với nhu cầu chính xác của họ. Craig Balis, phó chủ tịch kiêm giám đốc công nghệ của Garrett cho biết, nỗ lực này sẽ đạt đến đỉnh điểm trong một cuộc thử nghiệm chuyên sâu trên đường vào cuối năm nay.

Trong một chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu, lượng điện được tạo ra dựa trên nhu cầu từng khoảnh khắc. Bạn có thể coi nó có thể so sánh với xăng về mặt đó. Khi bạn nhấn bàn đạp ga, hệ thống sẽ yêu cầu nhiều điện hơn và pin nhiên liệu sẽ phản hồi. Máy nén khí điện hiệu suất cao của Garrett cung cấp luồng không khí thay đổi cần thiết để tối ưu hóa mật độ năng lượng và sản lượng của hệ thống pin nhiên liệu theo từng thời điểm. 

Cụ thể cho ứng dụng này, một bộ giãn nở tua-bin mới, được thiết kế để thu hồi năng lượng thải từ đầu ra của ngăn xếp pin nhiên liệu, cho phép giảm tới 20% mức tiêu thụ điện năng để nén khí, khi so sánh với máy nén pin nhiên liệu thông thường. Máy nén pin nhiên liệu điện hiệu suất cao, mô-đun của Garrett dựa trên kiến ​​thức chuyên môn về khí động học tăng áp của công ty và vận hành trên tốc độ tiêu chuẩn của ngành, trên 150,000 vòng/phút.

“Garrett là công ty tiên phong trong công nghệ máy nén khí chạy bằng pin nhiên liệu hydro với nhiều năm chuyên môn đã được chứng minh trong sản xuất và kinh nghiệm trên đường. Balis cho biết:

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• EVM tài chính. Giao diện hợp nhất cho tài chính phi tập trung. Truy cập Tại đây.
• Tập đoàn truyền thông lượng tử. Khuếch đại IR/PR. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh dữ liệu Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.thedetroitbureau.com/2023/06/bmw-fields-pilot-fleet-of-hydrogen-fuel-cell-vehicles/